公路预制装配式混凝土箱涵施工技术

公路预制装配式混凝土箱涵施工技术

摘要：通过对预制装配式箱涵设计与施工的调研分析，结合预制装配式箱涵的

施工工艺特点，提出了箱涵预制节段及截面划分的原则、主要连接构造形式及防

水设计方法，介绍了箱涵节段工厂化预制和现场拼装施工的技术要点，并总结了

预制装配式箱涵施工工艺的技术优势，为箱涵工程逐步发展为模数化、标准化和

工业化的生产模式提供技术支撑。

关键词：预制装配；箱涵；施工技术

引言

随着我国国民经济的快速发展，科学技术水平不断进步，人们对于城市交通线路畅通无

阻的需求日益增加，合理开发利用地下空间已经成为我国城市现代化建设的必然选择。箱涵

作为地下通道的主要形式，在其发展过程中起着至关重要的作用。一般箱涵施工主要采用现

场绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土，需要经过长时间养生才能够投入使用，施工周期长，受天

气条件影响大，开挖施工中易造成各种事故，给人身和财产安全带来巨大隐患。基于此，预

制箱涵技术应运而生。因其独有的安全、快捷等特点和优势，在地下工程中得到广泛推广和

运用。

1装配式箱涵的优越性

1.1施工周期短

预制箱涵的生产过程在预制厂进行，在箱涵预制期间可以进行现场开挖沟槽，并对沟槽

进行相应的整理，当箱涵强度达到预定要求后，直接吊入沟槽安装位置;而现浇箱涵在现场必

须增加浇筑沟槽混凝土垫层，并且需要经过钢筋搭接、搭模、浇筑混凝土、拆模、养护等阶段，施工周期长，此外，若在夏季施工，由于雨天时间长，易受沟槽垮塌、地表下沉等不利

因素的影响，施工时间将会进一步增长，而冬季由于温度较低，不利于混凝土施工，因此现

浇箱涵受天气及地质条件影响较大。

1.2整体性能好

预制箱涵由于在工厂内机械化生产，有先进的生产工艺设备和精密的模具，包括原材料

在内的整个拌和过程均有相应的试验检测手段，且有完善的质量管理体系作为保障，整个生

产过程都处于严格的控制状态。此外，钢筋通过工厂焊接，其力学性能较好，从而使结构整

体性能得以保证。而现浇箱涵由于现场施工条件差，钢筋焊接牢固性差，骨架钢筋的准确度

难以把握，混凝土现场浇筑只能采用振动成型，原材料若控制不当，易造成混凝土产生离析、分层现象，甚至局部产生不密实，导致混凝土强度较低，抗渗性差，严重影响箱涵使用性能，致使其使用寿命明显下降。

2公路预制装配式混凝土箱涵施工技术

2.1连接构造

对于箱涵节段整体式预制而言，节段之间的连接是最为关键的构造形式，而对于箱涵截

面上下组合式预制而言，连接构造除了节段之间的连接，还包括上下截面之间的连接。前者

称为“箱涵节段的连接”，后者称为“涵片间的连接”。(1)箱涵节段的连接:为提高预制装配式箱

涵纵向的整体性和接口的密封性，箱体之间可采用预应力钢绞线(钢棒)或螺栓纵向锚固连接。

箱涵之间常用的预应力纵向连接构造形式有贯穿式和相邻箱体式两种(2)涵片间的连接:箱涵涵片间的连接构造按照受力形式的不同分为有预应力连接和无预应力连接;按照构造形式的不同

分为承插式连接、弯曲螺栓连接及预应力连接。承插式连接构造简单，施工速度快，但其端

部连接类似于理想铰，不能抵抗弯矩，故其顶板的跨中弯矩较大，需要增大混凝土构件的截

面尺寸与配筋量。同时，其在水平方向上连接薄弱，抗剪能力差，在较大水平力作用下易发

生脱落。弯曲螺栓连接与预应力钢棒连接(已应用于海启高速公路涵洞工程)有着类似的工作

原理，其连接部位类似于弹簧铰，可以抵抗一定量的弯矩，进而减小跨中弯矩，实现与原整

体式箱涵相近的受力结构构造体系。但弯曲螺栓与混凝土的接触面较小，当接头部位受力较

大时，混凝土易受拉开裂，对接头部位造成破坏，影响箱涵(通道)的耐久性。因此，当场地

条件较差或容易发生不均匀沉降时，宜采用预应力连接构造。

2.2工厂预制

（１）安裝钢筋骨架加工：构件基本为规则结构，钢筋绑扎采用自制定位胎架，在胎架

上设置卡槽及定位管，控制钢筋骨架间距。（２）模板设计与制作：构件预制模板采用８ｍ

ｍ定型复合钢模板，模板设计保证有足够的刚度、强度及精度，模板设计为侧移式和铰接式，充分考虑模板合拢、构件脱模等施工的方便（３）保护层设置：垫块每平方米应＞４个，按

梅花形交错均匀布置，根据实际情况进行加密，避免垫块设置的数量不够，导致钢筋下沉或

垫块被压碎变形情况的发生。（４）钢筋骨架吊装：钢筋骨架采用吊装模具实现多点吊装，

防止吊装过程中骨架变形，影响构件质量指标。（５）混凝土浇筑：采用龙门提升料斗布料，插入式振捣配合附着式振捣，按３００７层依次向上浇筑。（６）混凝土养生：混凝土浇筑

完成后覆盖土工布，采用喷淋养生，达到吊装强度时，吊入养生池全方位地浸泡养生。

2.3节段工厂化预制

箱涵节段工厂化预制时，应根据装配式箱涵的不同构造和尺寸定制不同类型的定型钢模板。钢模板的刚度较大，不仅能够保证混凝土的外观质量，而且能够满足箱涵节段端口平整

度的精度要求。钢筋在预制场内的底胎上进行绑扎及焊接组成钢筋骨架，装定型钢模板，调

整钢筋位置，以便有效控制钢筋保护层厚度。混凝土采用强制式拌合机准确称量搅拌，罐车

运输，现场采用泵车或吊罐进行浇筑，浇筑时采用分层振捣，顶面压实抹平。同时，应加强

混凝土的养生，每天做好混凝土的养护记录，并保证混凝土覆盖物湿润。可采用吊车或叉车

进行模板拆除，注意保护成品混凝土的外观质量，避免模板拆除时预制箱涵的损伤。工厂预

制过程中，应特别注重对箱涵节段端口的质量控制，确保端口的垂直度和厚度能够满足设计

及规范的要求，避免因施工误差导致涵洞的插承口无法安装，以及因端口垂直度误差较大导

致涵洞拼缝处防水性能降低。

2.4现场施工技术

装配式箱涵施工现场准备好后，可将预制节段运输至现场，然后进行拼装。现场节段拼

装为装配式箱涵施工最重要的环节，现场需提前制作基础垫层，误差需控制在3ｒｍｉ以内，现场需使用汽车（大跨径涵洞履带车）进行节段吊装拼装。装配式箱涵施工相比较于传统涵

洞施工，其优点是基本为机械化施工，易控制误差，可减少施工时的人为误差，且机械化施

工基本处于封闭的施工空间，不易受风雨等恶劣天气影响。缺点是需要现场拼接，且相较于

传统涵洞其施工缝较多，对于施工缝及沉降缝的防水要求较高，因此对于现场施工人员的技

术要求非常高，需保证预制构件安装到位。

3装配式箱涵在公路标准化施工中的前景展望

随着我国国民经济的飞速发展，合理开发利用地下空间便成为了今后发展的重点。箱涵

作为地下通道的主要结构物得到了广泛的应用，但是现浇箱涵具有施工工期长、对环境影响

较大、工程综合造价高等缺点，使其发展受到一定的制约。其次，由于目前城市内具有大量

的铁路及公路交叉口，若进行现浇施工易导致交通拥堵;而采用预制箱涵技术进行施工，不仅

能够克服现浇箱涵缺点，还能够采用顶进的施工方法，在不中断交通的情况下快速施工，减